航空航天用结构胶粘剂的研究

【类型】学位论文

【作者】王宇 

【关键词】 胶粘剂 环氧树脂 配方优化

【摘要】环氧树脂被用于胶粘剂具有粘接性能及电绝缘性能好、收缩率低、价格低廉等优点，因而也被广泛用于航天飞行器的结构件粘接中。但是随着航天技术的发展，特别是深空探测的需要，对粘接材料提出了更高的要求，不仅要求材料具有良好的室温粘接性能，而其要求材料有更宽的工作温度范围。 通过引入不同类型的环氧树脂、改性环氧树脂构成树脂合金，搭配构建固化体系，合理设计体系中刚性链段和柔性链段的比例，优化出使用温度范围宽，剪切性能、剥离性能兼顾的室温固化胶粘剂体系。研究了航空用结构胶粘剂较常用的中温120℃固化体系。在由3种环氧树脂及2种固化剂组成的胶粘剂体系中，以胶粘剂组成为输入参数，室温剪切强度为输出参数，通过对样本组的训练，得到训练好的神经网络。利用该神经网络可以预测任一给定的胶粘剂组成的室温剪切强度，评估单一组分对胶粘剂性能的影响，给出任一性能范围对应的组成分布域，结合遗产算法可以预测最佳配方组成。结果表明，神经网络和遗传算法对于复杂的胶粘剂体系可以大大减少试验次数，节省时间，预测最佳实验条件等，在胶粘剂的设计中具有广泛的应用前景。分子模拟方法是一类重要的新型研究方法，它能够提供关于分子系统详细的结构、相互作用以及运动行为的信息。通过分子模拟方法研究了一个典型的交联环氧树脂的结构和性质。通过使用交替的分子动力学和分子力学获得了该模型系统的稳定构型。研究了体系不同温度下的径向分布函数和二面角分布函数，发生玻璃化转变时非键相互作用能的变化，以及水分子在聚合物网络中的扩散。通过分子模拟方法预测交联环氧树脂的性质，实现环氧树脂产品分子水平的设计。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄鹏程

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